Hóa đơn điện cho biết tổng lượng điện đã sử dụng trong một kỳ và số tiền phải trả. Tuy nhiên, nó thường không cho thấy điện được dùng vào thời điểm nào. Đây lại là dữ liệu rất quan trọng đối với hệ thống điện mặt trời.
Ví dụ, một hộ gia đình sử dụng 800 kWh mỗi tháng. Nếu phần lớn lượng điện đó được dùng từ 8 giờ đến 17 giờ, điện mặt trời tạo ra có thể được sử dụng trực tiếp khá nhiều. Ngược lại, nếu phần lớn điện được dùng vào buổi tối, lượng điện mặt trời tạo ra ban ngày có thể không trùng với nhu cầu thực tế. Do đó, tổng kWh chỉ là bước đầu, còn thời gian sử dụng mới giúp hiểu rõ hơn về phụ tải.
Sản lượng điện mặt trời không phân bố đều trong 24 giờ. Hệ thống bắt đầu phát điện khi có ánh sáng, tăng dần vào buổi sáng và thường đạt mức cao trong khoảng giữa ngày. Sau đó, công suất giảm dần về chiều và gần như không còn khi trời tối.
Điều này tạo ra một nguyên tắc khá đơn giản: điện mặt trời có giá trị sử dụng cao nhất khi phụ tải hoạt động cùng lúc hệ thống đang phát điện. Một văn phòng, nhà máy hoặc hộ gia đình sử dụng nhiều điện ban ngày thường có khả năng dùng trực tiếp điện mặt trời tốt hơn. Ngược lại, nơi có tải cao vào buổi tối sẽ cần một cách tính khác.
Trước tiên, cần xem tổng điện năng tiêu thụ theo tháng để hiểu quy mô nhu cầu. Sau đó, nên xem điện được dùng theo từng giờ hoặc từng khoảng thời gian trong ngày. Nếu có dữ liệu 15 phút, 30 phút hoặc một giờ thì càng dễ phân tích.
Ngoài ra, nên chú ý tỷ lệ điện dùng vào ban ngày, mức tải cao nhất và lượng điện tiêu thụ vào buổi tối. Với doanh nghiệp, cần xem thêm sự khác biệt giữa ngày làm việc và cuối tuần. Nếu phụ tải thay đổi theo mùa, dữ liệu của 6–12 tháng sẽ giúp đánh giá chính xác hơn.
Một yếu tố khác thường bị bỏ qua là nhu cầu tương lai. Gia đình có thể mua thêm xe điện, lắp thêm điều hòa hoặc bổ sung thiết bị mới. Doanh nghiệp cũng có thể mở rộng dây chuyền sản xuất. Những thay đổi này nên được tính đến, nhưng không nên phóng đại quá mức khi chưa có kế hoạch rõ ràng.
Biểu đồ phụ tải cho biết công trình đang sử dụng điện như thế nào trong ngày. Một văn phòng có thể tăng tải từ 8 giờ sáng, duy trì ở mức cao đến khoảng 17 giờ rồi giảm mạnh. Kiểu phụ tải này khá phù hợp với đặc tính sản xuất của điện mặt trời.
Trong khi đó, nhà hàng, khách sạn hoặc một số hộ gia đình có thể tăng tải mạnh vào chiều tối. Nếu chỉ nhìn tổng điện năng mỗi tháng, hai công trình có thể trông tương tự nhau. Tuy nhiên, khi đặt biểu đồ phụ tải cạnh biểu đồ sản lượng điện mặt trời, sự khác biệt sẽ rõ ràng hơn.
Giả sử hai ngôi nhà đều tiêu thụ khoảng 1.000 kWh mỗi tháng. Nhà A có người ở nhà cả ngày và nhiều thiết bị hoạt động từ sáng đến chiều. Nhà B chỉ có người sử dụng điện nhiều sau giờ làm việc.
Nếu hai nhà cùng lắp một hệ thống điện mặt trời có công suất giống nhau, hiệu quả sử dụng chưa chắc giống nhau. Nhà A có thể dùng trực tiếp phần lớn điện được tạo ra vào ban ngày. Nhà B lại có thể dư điện vào giữa ngày nhưng vẫn cần điện nhiều vào buổi tối.
Vì vậy, thay vì chỉ hỏi “mỗi tháng trả bao nhiêu tiền điện?”, nên hỏi thêm “điện được sử dụng nhiều nhất vào lúc nào?”. Đây là câu hỏi quan trọng hơn khi bắt đầu thiết kế.
Một chỉ số dễ hiểu là tỷ lệ điện tiêu thụ trong thời gian có nắng. Ví dụ, một công trình dùng 100 kWh mỗi ngày và khoảng 70 kWh được dùng từ sáng đến chiều. Khi đó, khả năng dùng trực tiếp điện mặt trời tương đối cao.
Nếu cùng mức 100 kWh nhưng chỉ có 20 kWh được dùng ban ngày, còn 80 kWh xuất hiện sau chiều tối, bài toán sẽ khác. Tăng thêm công suất tấm pin chưa chắc giúp tăng mức tiết kiệm tương ứng. Nguyên nhân là thời điểm tạo điện không trùng với thời điểm sử dụng.
Pin lưu trữ có thể giữ lại một phần điện mặt trời tạo ra ban ngày để sử dụng vào thời điểm khác. Ví dụ, điện dư vào buổi trưa có thể được lưu lại và cấp cho tải vào buổi tối, tùy theo cấu hình hệ thống.
Tuy nhiên, không nên vì dùng điện ban đêm nhiều mà chọn pin thật lớn. Dung lượng lưu trữ cần dựa trên lượng điện thực sự cần chuyển từ ban ngày sang ban đêm. Nếu tải buổi tối chỉ cần 5 kWh nhưng hệ thống dùng bộ pin 30 kWh, phần dung lượng dư có thể ít được khai thác. Ngược lại, pin quá nhỏ cũng có thể hết sớm trước khi kết thúc thời gian cần sử dụng.
kWh cho biết lượng điện năng đã sử dụng trong một khoảng thời gian, còn kW thể hiện công suất tại một thời điểm. Hai thông số này đều quan trọng khi thiết kế hệ thống.
Một gia đình có thể không dùng quá nhiều điện trong cả ngày nhưng nhiều thiết bị công suất lớn lại chạy cùng lúc. Điều hòa, bếp từ, bình nóng lạnh và máy bơm có thể khiến công suất tức thời tăng nhanh. Thông tin này ảnh hưởng đến lựa chọn inverter, khả năng cấp tải và cấu hình lưu trữ.
Nhu cầu điện thường thay đổi theo mùa. Mùa nắng nóng có thể khiến điều hòa hoạt động nhiều hơn, trong khi khách sạn hoặc khu nghỉ dưỡng lại có mùa cao điểm riêng. Nhà máy cũng có thể thay đổi số ca làm việc theo đơn hàng.
Vì vậy, nếu có điều kiện, nên xem dữ liệu điện trong khoảng 6–12 tháng. Khoảng thời gian dài giúp nhận ra xu hướng rõ hơn và tránh thiết kế dựa trên một tháng có mức tiêu thụ bất thường.
Ngày thường và cuối tuần cũng cần được tách riêng. Một văn phòng có tải cao từ thứ Hai đến thứ Sáu nhưng gần như không dùng điện vào cuối tuần. Trong khi đó, nhà hàng hoặc khu du lịch có thể sử dụng điện mạnh hơn vào thứ Bảy và Chủ nhật.
Một cách tính thường gặp là lấy tổng kWh trong tháng rồi chia cho 30 để tìm mức tiêu thụ trung bình mỗi ngày. Con số này hữu ích để tham khảo nhưng không thể hiện cách điện được dùng trong ngày.
Một công trình dùng 30 kWh từ 8 giờ đến 16 giờ rất khác với công trình dùng 30 kWh từ 18 giờ đến 24 giờ. Nếu chỉ nhìn giá trị trung bình, hai trường hợp gần như giống nhau. Nhưng với điện mặt trời, chúng cần cách thiết kế khác nhau.
Với nhà máy, văn phòng, khách sạn hoặc cơ sở kinh doanh, phụ tải thường lớn và phức tạp hơn hộ gia đình. Một sai lệch nhỏ trong thiết kế có thể tạo ra khác biệt đáng kể trong nhiều năm vận hành.
Một xưởng sản xuất chạy từ 7 giờ đến 17 giờ sẽ phù hợp với điện mặt trời theo cách khác với xưởng chạy ba ca liên tục. Khách sạn khác nhà máy, còn siêu thị cũng khác văn phòng. Vì vậy, không có một tỷ lệ công suất cố định có thể áp dụng cho mọi công trình.
Thiết kế nên bắt đầu từ phụ tải thực tế, sau đó mới xác định công suất hệ thống.
Điện mặt trời thường được sử dụng trong thời gian dài, trong khi nhu cầu điện có thể thay đổi. Một gia đình có thể mua xe điện hoặc lắp thêm điều hòa. Doanh nghiệp có thể mở rộng sản xuất, còn khách sạn có thể tăng số phòng.
Do đó, ngoài phụ tải hiện tại, nên xem xét những nhu cầu có khả năng xảy ra trong vài năm tới. Tuy nhiên, chỉ nên tính những kế hoạch có cơ sở rõ ràng. Nếu cộng quá nhiều nhu cầu chưa chắc xuất hiện, hệ thống có thể bị thiết kế lớn hơn mức cần thiết.
Nhiều người thường hỏi ngay: “Nhà tôi nên lắp 5 kW hay 10 kW?”. Thực tế, công suất nên là kết quả cuối của quá trình phân tích chứ không phải điểm bắt đầu.
Trước tiên cần biết mỗi ngày sử dụng bao nhiêu điện. Sau đó cần xác định điện được dùng vào những khung giờ nào. Tiếp theo mới xem xét sản lượng mặt trời tại khu vực, diện tích mái, tỷ lệ tự sử dụng và nhu cầu lưu trữ.
Cách tiếp cận này giúp hạn chế hai tình huống thường gặp: hệ thống quá nhỏ so với nhu cầu hoặc hệ thống lớn nhưng điện tạo ra không được sử dụng hiệu quả.
Tiền điện hàng tháng là dữ liệu quan trọng, nhưng chưa đủ để quyết định công suất điện mặt trời. Hai công trình có cùng hóa đơn vẫn có thể cần hai cấu hình hoàn toàn khác nhau vì thời điểm sử dụng điện khác nhau.
Do đó, trước khi tính số lượng tấm pin hay công suất inverter, nên xem dữ liệu sử dụng điện theo thời gian. Cần biết tải tập trung vào ban ngày hay ban đêm, công suất cao nhất là bao nhiêu và nhu cầu thay đổi ra sao trong năm. Nếu có pin lưu trữ, phụ tải buổi tối càng cần được phân tích kỹ.
Thay vì bắt đầu bằng câu hỏi “Nên lắp bao nhiêu kWp?”, một câu hỏi phù hợp hơn là: “Điện của công trình đang được sử dụng vào lúc nào?”. Đây thường là điểm khởi đầu tốt hơn để thiết kế một hệ thống sát với nhu cầu thực tế.
Chia sẻ nhận xét về bài viết